Городская художественная галерея – это современное художественно-выставочное пространство, в котором зрители знакомятся с традициями русской живописной школы и новыми тенденциями изобразительного искусства. Художественная галерея была открыта 28 мая 2008 года и сразу стала важным событием в развитии художественной жизни в Сарове. Здесь экспонируются произведения живописи, графики, скульптура, изделия декоративно-прикладного искусства как из художественного фонда музея, так и из музеев других городов и частных коллекций. Начало художественной коллекции музея было положено в 1968 году. В настоящее время она насчитывает около тысячи единиц хранения. В фондах музея – произведения таких известных художников, как П. П. Соколов-Скаля, Б. В. Щербаков, М. В. Куприянов, Д. В. Нечитайло, П. Ф. Судаков, Б. М. Лавренко, М. П. Кончаловский, М. Г. Абакумов и др.